換電式重卡車載換電系統(tǒng)互換性 分換電電氣接口

1換電式重卡車載換電系統(tǒng)互換性第1部分：換電電氣接口本文件規(guī)定了換電式重卡車載換電系統(tǒng)電氣接口的基本要求、信號(hào)定義、觸電耦合順序、連接界面、端子排布和尺寸參數(shù)。本文件適用于后背式電池系統(tǒng)整體換電的換電式重卡，其他形式換電車輛可參考使用。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T11918.1-2014工業(yè)用插頭插座和耦合器第1部分：通用要求GB/T18384-2020電動(dòng)汽車安全要求GB/T19596電動(dòng)汽車術(shù)語GB/T28046.3-2011道路車輛電氣及電子設(shè)備的環(huán)境條件和試驗(yàn)第3部分：機(jī)械負(fù)荷GB/T28046.4-2011道路車輛電氣及電子設(shè)備的環(huán)境條件和試驗(yàn)第4部分：氣候負(fù)荷GB/T30038-2013道路車輛電氣電子設(shè)備防護(hù)等級(jí)（IP代碼）GB/T32879-2016電動(dòng)汽車更換用電池箱連接器通用技術(shù)要求GB/T37133-2020電動(dòng)汽車高壓連接器技術(shù)條件GB38031-2020電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池安全要求QC/T413-2002汽車電氣設(shè)備基本技術(shù)條件QC/T1067.1-2017汽車電線束和電氣設(shè)備用連接器第1部分：定義、試驗(yàn)方法和一般性能要求3術(shù)語和定義GB/T19596界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1換電batteryswap通過專用裝置或人工輔助快速更換動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車電能補(bǔ)充的過程。注：一個(gè)完整的換電過程所需時(shí)間一般不超過5min。[來源：GB/T40032-2021，3.1有修改]23.2后背式換電cab-backbatteryswap通過整體更換安裝于駕駛室后方的電池系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)車輛能源補(bǔ)給的方式。3.3換電電池系統(tǒng)swappablebatterysystem車輛在換電過程中，整體更換的動(dòng)力電池系統(tǒng)，一般包括：動(dòng)力蓄電池、電池管理系統(tǒng)、電池支架、換電電氣接口和換電機(jī)械接口等，可在非車載狀態(tài)下進(jìn)行充放電。3.4換電機(jī)構(gòu)batteryswapmechanism用于結(jié)合、分離換電電池系統(tǒng)與車輛的機(jī)械裝置。注：可具有引導(dǎo)、定位、限位、保持、緊固和鎖止等功能。[來源：GB/T40032-2021，3.4，有修改]3.5換電連接器batteryswapconnector用于在換電電池系統(tǒng)與車輛或換電站之間建立電氣連接的裝置，用于傳輸電能量、電信號(hào)、通信數(shù)據(jù)的連接裝置，一般具有導(dǎo)向和浮動(dòng)機(jī)構(gòu)。3.6換電連接器插頭batteryswapconnectorplug安裝在換電電池系統(tǒng)中，用于與車輛電氣接口連接在一起的部分。3.7換電連接器插座batteryswapconnectorsocket-outlet安裝在車輛換電底托中，用于與換電電池系統(tǒng)連接在一起的部分。3.8鎖止機(jī)構(gòu)lockingmechanism用于將換電電池系統(tǒng)與車輛或車輛上的底托緊固連接，避免其松脫的裝置。3.9浮動(dòng)機(jī)構(gòu)floatingmechanism在換電連接器中，用于吸收換電電池系統(tǒng)與車輛之間的相對(duì)位移、保持插合的預(yù)緊力而設(shè)置的機(jī)構(gòu)，一般由浮動(dòng)支架、浮動(dòng)板、定位桿、定位套和支撐彈簧等組成。4一般要求4.1換電系統(tǒng)的電氣連接應(yīng)滿足功率傳輸、信息交互和安全防護(hù)的基本功能需求。4.2高壓電氣連接的主功率端子，額定工作電壓應(yīng)不低于1500V，單端子持續(xù)最大電流應(yīng)不低于400A。4.3換電電氣接口應(yīng)具有保護(hù)接地，且不小于主功率端子截面積的1/2。4.4高壓電氣連接應(yīng)具有360°環(huán)形屏蔽層，減少電氣接口處電磁發(fā)射和電磁抗干擾能力。4.5換電電氣接口應(yīng)具有低壓輔助電源接口，且額定工作電壓不低于30V，額定載流量不低于20A。4.6換電電氣接口應(yīng)具有用于激活電池管理系統(tǒng)的連接信號(hào)。4.7換電電氣接口應(yīng)至少具有2路CAN信號(hào)，分別為充電CAN，動(dòng)力CAN，依據(jù)需求可拓展診斷CAN4.8換電電氣接口應(yīng)具有連接狀態(tài)反饋信號(hào)、功率端子溫度檢測(cè)信號(hào)。4.9換電電氣接口應(yīng)具有導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，確保其連接器準(zhǔn)確、可靠連接。34.10換電鎖止機(jī)構(gòu)應(yīng)具有鎖止?fàn)顟B(tài)反饋信號(hào)。每個(gè)鎖止機(jī)構(gòu)應(yīng)至少有兩種狀態(tài)反饋，分別為鎖止?fàn)顟B(tài)、松脫狀態(tài)，且應(yīng)采用低有效為松脫狀態(tài)。若換電機(jī)構(gòu)的鎖止裝置有多個(gè)，應(yīng)分別檢測(cè)其鎖止?fàn)顟B(tài)，以確保換電車輛安全性。4.11換電控制器負(fù)責(zé)檢測(cè)鎖止機(jī)構(gòu)狀態(tài)，并在動(dòng)力CAN總線上反饋，以便于車輛控制器或換電站控制系統(tǒng)讀取狀態(tài)。4.12換電電氣接口宜預(yù)留1路高壓供電，用于電池冷卻機(jī)組配電。4.13換電電氣接口中低壓信號(hào)宜預(yù)留激活水冷機(jī)組信號(hào)。4.14換電電氣接口中低壓信號(hào)應(yīng)預(yù)留有可擴(kuò)展針，便于其兼容性和可拓展性。4.15換電電氣連接器性能應(yīng)滿足GB/T37133中第5、6、7章的性能及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范。5電氣要求5.1額定值5.1.1額定電壓：高壓1500V（DC）、低壓30V（DC）。5.1.2額定電流：高壓主電源800A/600A/500A，高壓輔助電源100A，低壓電源及信號(hào)20A/2A（單端子）。5.2電氣參數(shù)及功能連接器插頭和連接器插座分別包含4對(duì)高壓電源觸頭、2對(duì)高壓輔助電源觸頭、36對(duì)低壓電源和信號(hào)觸頭、1對(duì)保護(hù)接地觸頭。換電控制器應(yīng)布置在車輛端，電氣參數(shù)值及功能定義應(yīng)符合表1的規(guī)表1觸頭電氣參數(shù)及功能定義DC1-DC2-DC3-—45CC2-15.3觸頭布置連接器插頭和連接器插座觸頭布置及標(biāo)識(shí)可參照?qǐng)D1和圖2。圖1換電連接器插座（車端）觸頭布置及標(biāo)識(shí)6圖2換電連接器插頭（電池端）觸頭布置及標(biāo)識(shí)5.4觸頭耦合順序換電連接器插頭和插座在連接過程中觸頭耦合順序?yàn)楸Ｗo(hù)接地，高壓主電源、高壓輔助電源，低壓輔助電源、信號(hào)及控制，互鎖；脫開過程中應(yīng)順序相反。連接器連接界面見圖3。車輛端（插座）電池端（插頭）導(dǎo)向銷1導(dǎo)向銷導(dǎo)向銷1輔助電源正（DC3+）輔助電源負(fù)（DC3-）保護(hù)接地（輔助電源正（DC3+）輔助電源負(fù)（DC3-）保護(hù)接地（PE）控制信號(hào)電池系統(tǒng)主正（DC3+）電池系統(tǒng)主負(fù)（DC3-）保護(hù)接地（PE）控制信號(hào)連接狀態(tài)（LOCK1+）連接狀態(tài)（LOCK1-）24V電源正極（VDC+）24V24V電源正極（VDC+）24V電源負(fù)極（VDC-）導(dǎo)向銷224V電源負(fù)極（VDC-）導(dǎo)向銷2圖3連接器連接界面6結(jié)構(gòu)要求6.1結(jié)構(gòu)和尺寸6.1.1換電連接器結(jié)構(gòu)尺寸應(yīng)符合附錄A的規(guī)定，安裝面尺寸應(yīng)符合附錄B的規(guī)定。6.1.2外觀應(yīng)無裂紋、毛刺和其他機(jī)械損傷；外觀結(jié)構(gòu)應(yīng)符合GB/T32879-2016中5.3.1～5.3.47的要求。6.1.3結(jié)構(gòu)應(yīng)具有安裝防錯(cuò)功能。6.2端子出線連接器插頭和插座單端子連接導(dǎo)線最小截面積應(yīng)符合表2的規(guī)定。表2端子連接導(dǎo)線最小截面積4517安全要求7.1換電連接器應(yīng)有高壓警告標(biāo)識(shí)。7.2換電連接器零部件間應(yīng)可靠固定，正常使用時(shí)不應(yīng)松脫，不使用工具應(yīng)無法進(jìn)行分離。7.3高壓端子應(yīng)防觸指，有接地端子應(yīng)提供接地保護(hù)功能。7.4換電連接器應(yīng)具有連接器插合到位的安全性互鎖信號(hào)。7.5換電連接器插頭和插座所有高壓主電源端子應(yīng)具有獨(dú)立的溫度監(jiān)控單元。7.6換電電氣接口功率端子的溫度檢測(cè)應(yīng)按照車端由車輛負(fù)責(zé)檢測(cè)，電池端由換電電池系統(tǒng)負(fù)責(zé)檢測(cè)的原則。7.7充電插座設(shè)置在車端時(shí)，功率端子的溫度應(yīng)由車輛負(fù)責(zé)檢測(cè)。充電插座設(shè)置在電池系統(tǒng)端時(shí)，功率端子的溫度應(yīng)由電池系統(tǒng)負(fù)責(zé)檢測(cè)。7.8換電電池系統(tǒng)和車輛控制器均從動(dòng)力CAN線上獲取車端和電池端功率端子溫度。8性能要求8.1環(huán)境條件環(huán)境溫度宜為-40℃~75℃;環(huán)境相對(duì)濕度宜為5%～95%。8.2涂層端子接合區(qū)域表面宜鍍銀，鍍層厚度不宜小于3μm。8.3導(dǎo)向浮動(dòng)8.3.1連接器應(yīng)具備對(duì)準(zhǔn)導(dǎo)入功能，耦合時(shí)應(yīng)自動(dòng)修正位置偏移。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)軸向應(yīng)能修正不小于3°8的角度偏差。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)軸向的法向面任意方向應(yīng)能修正不小于8mm的位置偏差。8.3.2連接器插座應(yīng)具備浮動(dòng)跟隨機(jī)構(gòu)，連接器插頭從插座脫離時(shí)，應(yīng)自動(dòng)恢復(fù)到原始位置，復(fù)位偏差不大于1mm。8.3.3浮動(dòng)跟隨機(jī)構(gòu)軸向的法向面任意方向應(yīng)能跟隨不小于8mm的位置偏移。8.3.4浮動(dòng)跟隨機(jī)構(gòu)軸向雙方向上應(yīng)能跟隨不小于5mm的位置偏移。8.4插拔力連接器耦合和脫開全過程插拔力不應(yīng)大于700N，插拔方向浮動(dòng)預(yù)緊力最小值應(yīng)滿足耦合要求，最大不大于1200N。8.5端子保持力高壓端子和保護(hù)接地端子在護(hù)套中的保持力不應(yīng)小于300N，低壓輔助電源及信號(hào)端子在護(hù)套中的保持力不應(yīng)小于60N。8.6防觸電保護(hù)防觸電保護(hù)應(yīng)符合GB/T11918.1-2014中第9章的要求。8.7接地措施接地設(shè)計(jì)、接地保護(hù)應(yīng)符合GB/T11918.1-2014中的第10章的要求。8.8端子要求端子應(yīng)符合GB/T11918.1-2014中11章的要求。8.9使用壽命8.9.1連接器密封圈插拔壽命不應(yīng)低于3000次。按照9.9.1的要求進(jìn)行試驗(yàn)后，密封性能符合8.10.1的要求。8.9.2連接器插拔壽命不應(yīng)低于10000次(密封圈除外)。8.10防護(hù)等級(jí)8.10.1連接器插頭和插座耦合后，防護(hù)等級(jí)不應(yīng)低于GB/T30038—2013中IPX7和IP6K9K的要求。8.10.2連接器插頭和插座脫開后，高壓端子防護(hù)等級(jí)不應(yīng)低于GB/T30038—2013中IPXXB的要求。8.10.3連接器插頭與電池箱安裝后，防護(hù)等級(jí)不應(yīng)低于GB/T30038—2013中IPX7的要求。8.11螺栓、載流部件和連接螺栓、載流部件和連接應(yīng)符合GB/T11918.1-2014中第25章要求。8.12機(jī)械強(qiáng)度機(jī)械強(qiáng)度按照9.12要求進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)后不得出現(xiàn)損壞、零件分離或松脫，防護(hù)等級(jí)符合8.109的要求。8.13振動(dòng)沖擊8.13.1連接器的振動(dòng)試驗(yàn)應(yīng)符合QC/T413-2002中3.12的要求。8.13.2連接器的沖擊試驗(yàn)應(yīng)符合GB/T28046.3-2011中4.2.2的要求。8.14絕緣電阻和介電強(qiáng)度8.14.1連接器高壓電源的絕緣電阻用1500V（DC）電壓來測(cè)量，在正常使用環(huán)境下，電壓施加1min后測(cè)量的絕緣電阻不應(yīng)小于500MΩ。在含有空氣相對(duì)濕度為91%～95%的潮濕箱環(huán)境下，電壓施加1min后測(cè)量的絕緣電阻不應(yīng)小于20MΩ。8.14.2連接器低壓電源和信號(hào)的絕緣電阻用500V（DC）電壓來測(cè)量，在正常使用環(huán)境下，電壓施加1min后測(cè)量的絕緣電阻不應(yīng)小于100MΩ。在含有空氣相對(duì)濕度為91%～95%的潮濕箱環(huán)境下，電壓施加1min后測(cè)量的絕緣電阻不應(yīng)小于20MΩ。8.14.3連接器高壓電源的介電強(qiáng)度用5000V（DC）電壓來測(cè)量，漏電流不應(yīng)大于2mA。8.14.4連接器低壓電源和信號(hào)的介電強(qiáng)度用1500V（DC）電壓來測(cè)量，漏電流不應(yīng)大于2mA。8.15接觸電阻8.15.1高壓電源接觸對(duì)的接觸電阻不應(yīng)大于0.3mΩ,保護(hù)接地接觸對(duì)的接觸電阻不應(yīng)大于2mΩ,低壓輔助電源和信號(hào)接觸對(duì)的接觸電阻不應(yīng)大于5mΩ。8.15.2振動(dòng)、沖擊、環(huán)境老化試驗(yàn)后，高壓電源接觸對(duì)的接觸電阻不應(yīng)大于1mΩ,保護(hù)接地接觸對(duì)的接觸電阻不應(yīng)大于4mΩ,低壓輔助電源和信號(hào)接觸對(duì)的接觸電阻不應(yīng)大于10mΩ。8.16分?jǐn)嗄芰Ψ謹(jǐn)嗄芰?yīng)符合GB/T11918.1-2014中第20章要求。8.17表面溫度和端子溫升端子的溫升不超過55K。8.18爬電距離、電氣間隙和穿透密封膠距離爬電距離、電氣間隙和穿透密封膠距離應(yīng)符合GB/T11918.1-2014中第26章要求。8.19限制短路電流耐受限制短路電流耐受應(yīng)符合GB/T11918.1-2014中第29章要求。8.20橡膠和熱塑性材料的耐老化橡膠和熱塑性材料的耐老化應(yīng)符合GB/T11918.1-2014中第13章要求。8.21耐熱、耐燃和耐電痕化耐熱、耐燃和耐電痕化應(yīng)符合GB/T11918.1-2014中第27章要求。8.22腐蝕和防銹試驗(yàn)后電連接器表面不應(yīng)出現(xiàn)銹蝕，絕緣電阻和介電強(qiáng)度應(yīng)符合8.14的要求。8.23耐溫度性能試驗(yàn)后電性能應(yīng)符合8.14絕緣電阻和介電強(qiáng)度要求。8.24溫度/濕熱組合循環(huán)試驗(yàn)后電性能應(yīng)符合8.14絕緣電阻和介電強(qiáng)度要求。8.25耐鹽霧連續(xù)試驗(yàn)480小時(shí)后電性能應(yīng)符合8.14對(duì)絕緣電阻和介電強(qiáng)度要求9試驗(yàn)方法9.1試驗(yàn)條件9.1.1除非另有規(guī)定，否則試樣應(yīng)在環(huán)境溫度為25℃,相對(duì)濕度為5%～95%的條件下試驗(yàn)。9.1.2測(cè)試儀表、設(shè)備精度應(yīng)高于被測(cè)指標(biāo)精度至少一個(gè)數(shù)量級(jí)或誤差小于被測(cè)參數(shù)允許誤差的9.2結(jié)構(gòu)外觀用目測(cè)法對(duì)電池箱連接器的結(jié)構(gòu)外觀進(jìn)行檢查，檢查連接器易觸及表面不應(yīng)有明顯毛刺、飛邊及類似尖銳邊緣，接地觸頭或中性觸頭的位置不應(yīng)變更，有防止不正確耦合的結(jié)構(gòu)。絕緣襯墊、隔板及類似部件有不可拆除或無法將其置于不正確位置的設(shè)計(jì)，確定連接器標(biāo)示清晰，檢查連接器無缺少配件。9.3導(dǎo)向浮動(dòng)按GB/T32879-2016中6.3條規(guī)定測(cè)試。9.4插拔力按GB/T32879-2016中6.4條規(guī)定測(cè)試。9.5端子保持力端子在護(hù)套中的保持力按下列方法測(cè)試：a)用端子適配的最大規(guī)格的導(dǎo)線連接上端子及其組件；b)將端子插入護(hù)套中，并使護(hù)套固定；c)用力測(cè)試儀夾持導(dǎo)線，沿導(dǎo)線出線方向以50mm/min的均勻速度將端子從護(hù)套中拔出；d)如端子拔出前護(hù)套破裂或?qū)Ь€斷裂，應(yīng)停止試驗(yàn)，重新選取端子和護(hù)套后重新試驗(yàn)；e)端子從護(hù)套中拔出的最大拉力為端子保持力。9.6防觸電保護(hù)按GB/T11918.1-2014中第9章測(cè)試。9.7接地措施按GB/T32879-2016中6.6的試驗(yàn)方法測(cè)試。9.8端子要求按GB/T11918.1-2014中第11章測(cè)試。9.9使用壽命9.9.1將測(cè)試樣件固定在專用裝置上，使連接器插頭或連接器插座往復(fù)運(yùn)動(dòng)，插拔循環(huán)3000次，檢查密封圈密封性能，按9.10進(jìn)行防護(hù)等級(jí)試驗(yàn)。注：試驗(yàn)設(shè)備、試樣安裝方式、插拔速度等和9.3相同。9.9.2將測(cè)試樣件固定在專用裝置上，使連接器插頭或連接器插座往復(fù)運(yùn)動(dòng)，插拔循環(huán)10000次，每3000次更換密封圈。試驗(yàn)結(jié)束后按9.14進(jìn)行介電強(qiáng)度試驗(yàn)，按9.17進(jìn)行溫升試驗(yàn)。并應(yīng)符合下列規(guī)定：a)附件或鎖止裝置應(yīng)能繼續(xù)使用；b)外殼或隔板無劣化；c)插銷上絕緣帽無松脫；d)電氣連接或機(jī)械連接無松脫；e)密封膠無滲漏；f)保持觸點(diǎn)之間信號(hào)傳輸?shù)倪B續(xù)性；g)介電強(qiáng)度性能復(fù)試符合8.14的相關(guān)要求；h)溫升性能復(fù)試符合8.17的相關(guān)要求；注：試驗(yàn)設(shè)備、試樣安裝方式、插拔速度等和9.3相同，允許與9.9.1合并試驗(yàn)。9.10防護(hù)等級(jí)按GB/T30038-2013中8.4要求測(cè)試。9.11螺栓、載流部件和連接按GB/T11918.1-2014中第25章要求測(cè)試。9.12機(jī)械強(qiáng)度按GB/T11918.1-2014中第24章要求測(cè)試。9.13振動(dòng)沖擊按照QC/T413-2002中3.12以及GB38031-2020中8.2.1的要求進(jìn)行